Inneo: Uhrenhersteller vertraut auf Design- und Simulationssoftware

Designdaten digital organisieren

| Autor / Redakteur: Ralf Steck / Konrad Mücke

Virtuell: Mit hochwertigen und genauen 3D-Daten konstruieren und verifizieren die Solothurner Uhrmacher ihre mechanischen Uhrwerke.
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Virtuell: Mit hochwertigen und genauen 3D-Daten konstruieren und verifizieren die Solothurner Uhrmacher ihre mechanischen Uhrwerke. (Bild: Inneo / Favre-Leuba)

Zum Konstruieren und zum Design hochwertiger mechanischer Handgelenkuhren nutzt die Favre-Leuba AG die Software PTC Creo Elements/Direct von Inneo. Die Spezialisten des Softwareherstellers sorgen dafür, dass alle Daten in der gesamten Entwicklung verfügbar sind.

Der Uhrenhersteller in Solothurn fertigt derzeit bevorzugt mechanische Uhren, die die Gangreserve anzeigen und mit mechanischen Druckmessern ausgestattet sind. Die Uhrwerke und die anderen Einbauten äus­serst genau im Gehäuse befestigen zu können, erfordert allerdings, das Innere der Uhrengehäuse exakt zu gestalten und zu modellieren. Dabei vertraut der Uhrenhersteller in Solothurn auf die herausragenden Fähigkeiten der Software Creo Elements/Direct von Inneo. Mit ihr lassen sich Fremdgeometrien importieren und weiterbearbeiten. Das emöglicht unter anderem, zugelieferte Bänder und Schliessen in die selbst generierten 3D-Modelle zu integrieren.

Hochwertige Designsoftware erforderlich

«Für uns ist die Entwicklung der Uhr eine Kernkompetenz», sagt Patrick Kury, Head of Product Engineering. «Deshalb machen wir das selbst.» Seit vielen Jahren hat er in unterschiedlichen Unternehmen immer wieder Entwicklungsabteilungen aufgebaut. Seither erachtet er auch diese Software als besonders geeignet für Designer und Produktentwickler. Deshalb hat er auch beim Aufbau der Uhrenentwicklung bei Favre-Leuba auf den bewährten und bekannten Softwarehersteller Inneo vertraut.

Wie er erläutert, erfordert auch das Design der Aussenkonturen eines Uhrengehäuses einigen Aufwand. «Nach den ersten Skizzen gehen wir sehr schnell ins Dreidimensionale und beginnen mit der Modellierung in der CAD-Software Creo», sagt Technology Engineer Urs Gottscheu. «Die Freiheit der direkten Modellierung, die uns Creo Elements/Direct bietet, ist ein wichtiger Faktor dabei. Das CAD-Modell lässt sich problemlos im Lauf der Entwicklung weitgehend ändern. Die Entwicklung einer Uhr ist ein anhaltendes Wechselspiel zwischen Technik und Design, da die Formgebung an vielen Stellen die Funktion beeinflusst. Ein Beispiel ist die Forderung nach einem wasserdichten Gehäuse.»

Additive Fertigung integriert

Schon in frühen Phasen benötigen die Designer und Konstrukteure reale 3D-Modelle. Anhand dieser können sie zum Beispiel beurteilen, wie ein Gehäuse an schmalen und breiten Handgelenken wirkt. Dazu nutzen die Designer in Solothurn einen 3D-Drucker. Patrick Kury, erläutert: «Am 3D-Modell ist es ebenso wie anhand einer Skizze sehr schwierig, ein realistisches Gefühl für Proportionen zu bekommen. Da ist schon ein grob angelegtes Bauteil aus dem 3D-Drucker weit überlegen. Man kann es an den Arm schnallen und sehen, wie es sich an das Handgelenk schmiegt.»

Sobald die Aussenform grob festgelegt ist, wird das Innere des Uhrengehäuses gestaltet, um die technischen Einbauten unterzubringen. Es folgen Zifferblatt und Zeiger sowie weitere Anbauteile, wie der Boden, das Band und die Schliesse sowie die Verpackung. Letztere verfügt bei Favre-Leuba über einen besonderen Clou. Öffnet man den Deckel, hebt sich die Uhr per Federkraft heraus. Um dies zu gewährleisten, muss man schon bei der Konstruktion wissen, wie schwer die Uhr sein wird. Das lässt sich anhand des 3D-CAD-Modells allerdings einfach berechnen.

Virtuell generiertes Design veranschaulichen

Hochwertige Uhren überzeugen Kunden nicht nur über die enthaltene Technik, sondern vor allem auch über das Design. Deshalb befassen sich die Desi­gner und Konstrukteure in Solothurn besonders intensiv damit, das Äussere der Uhren ansprechend zu gestalten. Beispielsweise ist die Uhr Bivoac 9000 mit einem grauen Titangehäuse ausgeführt. Als bevorzugt für Bergsteiger gestaltete Uhr soll das die Farbe grauen Granits hoher Berggipfel symbolisieren. Bei der Taucheruhr Deep Blue ist das Zifferblatt entsprechend blau.

Um diese Farben und das Design der gesamten Uhr vorab schon beim Design erleben und sehen zu können, haben die Uhrenhersteller in Solothurn vor zwei Jahren die Visualisierungssoftware Keyshot beschafft. Gottscheu erinnert sich: «Ehemals hatten wir uns nur um das Innere der Gehäuse gekümmert. Die Aussenkonturen erstellte ein Designer. Doch die vielen Iterationen zwischen Designer und Konstruktion dauerten viel zu lange. Heute verlangen Kunden eine besonders kurze Time-to-Market, wir müssen eine neu entwickelte Uhr kurzfristig vermarkten können. Deshalb haben wir das Design ins Haus geholt. Wir visualisieren die gesamte virtuell entwickelte Uhr mit der Software Keyshot.»

Kury erläutert die Arbeitsweise: «Keyshot bietet uns eine riesige Flexibilität. Varianten, zum Beispiel Gold anstelle von Titan als Werkstoff für das Gehäuse, lassen sich innerhalb kürzester Zeit anlegen und darstellen. Änderungen am Zifferblatt, an der Schrift oder den Farben können wir innerhalb weniger Minuten ausführen und fotorealistisch visualisieren. Deshalb können wir eine Vielzahl an Varianten betrachten, um ein optimales Ergebnis zu erarbeiten. Mit der Visualisierungssoftware Keyshot und dem 3D-Drucker zu arbeiten, erweist sich als besonders vorteilhaft. Wir erhalten deutlich schneller als ehemals gute Designergebnisse, ohne die seinerzeit sehr zeit- und arbeitsaufwendig zu erstellenden Prototypen.»

Technik simulieren und verifizieren

Auch zum Visualisieren des Kalibers, beispielsweise für Werbefilme und Animationen, nutzen die Uhrenhersteller in Solothurn die Software Keyshot. Kury berichtet: «Das lässt sich einfach und problemlos realisieren. Man bestimmt die Drehwinkelgeschwindigkeit der Zahnräder. In der Animation kämmen die Räder sauber miteinander. Somit trägt das auch dazu bei, die oft sehr komplexen mechanischen Vorgänge im Innern der Uhr zu simulieren und zu überprüfen.»

Die in der Software Creo Elements/Direct integrierte FEM-Berechnung nutzen die Konstrukteure beim Uhrenhersteller unter anderem, um die Befestigung des Werks im Gehäuse zu berechnen und zu prüfen. Gottscheu beschreibt die besonderen Forderungen an die Festigkeit und die Montage: «Unsere Uhren müssen unter speziellen Bedingungen bis 5000G Beschleunigung unbeschadet überstehen, etwa beim Anstossen an harte Gegenstände. Anhand der Berechnung der Spannungen und Verformungen können wir kritische Bereiche erkennen und entsprechend gestalten.»

Daten übergreifend verwalten

Aktuell installieren die Mitarbeiter bei Favre-Leuba die Software PTC Windchill zum Verwalten von Daten. Kury erläutert: «Innerhalb von nur 24 Monaten haben wir sehr viele Prototypen entwickelt. Das erfordert nunmehr eine sorgfältige Verwaltung aller angefallenen Daten. Gemeinsam mit dem Softwareentwickler entschieden wir uns für die Software Windchill. Wir meinen, dass dieses System eher als andere Software zukunftssicher ist.»

Beim Uhrenhersteller verwenden die Konstrukteure eine Vielzahl gleicher Bauteile in mehreren Varianten an Uhren. Dazu ist es allerdings erforderlich, diese Bauteile sorgfältig zu verwalten. Nur derart lassen sich aktuell benötigte Komponenten rasch finden. Darüber hinaus wollen die Designer parametrisch modellierte Objekte, beispielsweise Schriften sowie weitere Dokumente, Briefe und Anleitungen, in derselben Datenbank verwalten. Dies gelingt effizient mit der Datenbanksoftware von Inneo. «Mit diesem Softwareanbieter arbeiten wir sehr effizient zusammen», sagt Kury und ergänzt: «Die Mitarbeiter in Brüttisellen reagieren immer sehr schnell und finden zu jedem Problem eine Lösungsidee.» Unter anderem benötigten die Marketingfachleute beim Uhrenhersteller zur Messe in Basel einen Film. Die Animation mit der Software Keyshot auf dem Rechner in Solothurn zu erstellen, hätte allerdings trotz einer effizienten Modellierung eine Woche beansprucht. Auf dem Rechner beim Softwarestammhaus Inneo im deutschen Ellwangen dauerte es nur wenige Stunden. Das ermöglichte, den Film rechtzeitig zur Messe fertigzustellen. Mit den Dienstleistungen des Softwareherstellers sind die Solothurner vollauf zufrieden. SMM

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